全固态皮秒THz波参量振荡器的优化设计

针对全固态皮秒THz波参量振荡器,设计了一种蝴蝶型腔结构.并采取优化设计MgO:LiNbO3(MgO:LN)晶体掺杂浓度、耦合输出方式和最佳晶体长度及提高THz波的转化效率等措施,实现全固态皮秒THz波参量振荡器的高性能运转.计算结果为全固态皮秒THz波参量振荡器基于MgO:LN晶体差频产生可调谐THz波辐射的实验研究提供进一步深入的理论基础.     

Terahertz磁波参量振荡器辐射THz波受温度的影响

从THz波增益、吸收系数、折射率几方面,讨论了THz电磁波参量振荡器辐射THz波受温度的影响,从而得到THz波增益随温度的升高而降低主要原因,是由于LiNbO3晶体中A1对称光学软模的拉曼活性降低所导致,这为今后太赫兹(THz)波参量振荡器的优化设计提供了参考价值.     

基于MgO:LiNbO3晶体的THz波参量振荡器理论设计

基于晶格振动模受激电磁耦子散射过程的基本原理,对由MgO:LiNbO3(LN)晶体组成的THz波参量振荡器(TPO)的频率调谐特性、增益和吸收特性以及角度匹配方式等方面进行理论研究和分析。研究结果表明,基于MgO:LiNbO3晶体1对称性晶格振动的特点以及优良的非线性光学特性,通过采取适当提高泵浦光功率密度、缩短TPO谐振腔腔长、优化设计晶体尺寸、晶体输出端切角耦合(Angled Surface Coupler,ASC)等方法,完全可以实现LN-TPO的高性能运转。     

双掺杂LiNbO3晶体光谱和光折变特性

报道了双掺杂CeFe,CeMn,MnFe生长态LiNbO3(LN)的光谱及光折变效应二波耦合增益特性.研究表明,双掺杂浓度较高时,生长态的LiNbO3晶体的透过率光谱范围较小,光折变效应二波耦合增益较低.几种双掺杂晶体都比单掺Fe晶体的光折变效应二波耦合增益低,表现出较强的抗光折变特性.     

双掺杂LiNbO_3晶体光谱和光折变特性

报道了双掺杂Ce :Fe ,Ce :Mn ,Mn :Fe生长态LiNbO3(LN)的光谱及光折变效应二波耦合增益特性 .研究表明 ,双掺杂浓度较高时 ,生长态的LiNbO3晶体的透过率光谱范围较小 ,光折变效应二波耦合增益较低 .几种双掺杂晶体都比单掺Fe晶体的光折变效应二波耦合增益低 ,表现出较强的抗光折变特性     

GaP晶体辐射太赫兹波物理机制的理论研究

基于耦合场量子的角度研究GaP晶体辐射太赫兹波的物理机制,报道了一种分析非线性光学晶体产生太赫兹波的方法。GaP晶体产生太赫兹波的物理基础在于它的耦合场量子色散曲线。采用了密度泛函理论,并结合耦合量子色散关系,得到GaP晶体的耦合场量子色散曲线。当散射角为2°~11°时,色散曲线的一部分落在太赫兹频段（2.5~9.1THz）,表明了GaP晶体在理论上能够辐射出频率范围为2.5~9.1THz的宽带太赫兹电磁波。     

LiNbO3:Ni2+晶体局域结构研究

目的从理论上给出LiNbO3:Ni2+晶体基态自旋哈密顿参量的理论解释。方法采用自旋哈密顿理论,建立了LiNbO3:Ni2+晶体中晶体结构和自旋哈密顿参量之间的关系,对LiNbO3:Ni2+晶体自旋哈密顿参量进行了计算。结果计算结果与实验结果能够很好地符合。结论本文采用的晶格畸变模型是合理的。     

光谱在晶体材料测试方面的应用

总结了目前用于检测晶体材料的四种常用的光谱分析方法:晶体衍射谱、红外光谱、拉曼光谱和THz光谱,及其各自的材料应用范围.分析实验所得的LiTaO3和LiNbO3拉曼光谱图,并计算LN晶体中Li的组分含量.     

简并四波混频实时两次曝光干涉计量

利用LiNbO3:Fe晶体的光响应时间特性，提出了简并四波混频相位共轭进行实时两次曝光干涉测量的方法，它具有普通全息干涉计量的实时法和两次曝光的综合特性，指出利用物体表面反射条纹可以测量具有面形和折射率分布不均匀性的物体。     

基于狄拉克半金属超材料的太赫兹吸波体研究

设计了一种基于狄拉克半金属的超材料太赫兹宽频及双频吸波体.该吸波体由三层结构组成,上层为狄拉克半金属层,中间为介质层,底层为金属基底.首先设计了U型的单峰吸波体,该吸波体能够实现在6.02THz处的完美吸收.通过研究单峰吸波体的表面电流分布可知,入射太赫兹能量的吸收主要来自沿U型臂方向上电场引起的电偶极子振荡.然后通过多个吸收峰叠加扩展带宽的原理,设计出了双频和宽频吸波体.仿真结果表明,本文设计的双频吸波体能够在5.33THz和5.86THz处实现94.7%及91%的吸收率,宽频吸波体在5.59THz到5.90THz之间吸收率可达90%以上.同时,利用狄拉克半金属电导率的可调节性,通过改变狄拉克半金属的费米能级,无需优化几何结构和重新制造结构,便可以实现共振吸收峰频率的动态调谐.     

太赫兹时域光谱技术

介绍了太赫兹时域光谱技术的优势,太赫兹时域光谱系统及太赫兹时域光谱技术的原理和应用.     

Terahertz semiconductor-heterostructure laser

Semiconductor devices have become indispensable for generating electromagnetic radiation in everyday applications. Visible and infrared diode lasers are at the core of information technology, and at the other end of the spectrum, microwave and radio-frequency emitters enable wireless communications. But the terahertz region (1-10 THz; 1 THz = 10(12) Hz) between these ranges has remained largely underdeveloped, despite the identification of various possible applications--for example, chemical detection, astronomy and medical imaging. Progress in this area has been hampered by the lack of compact, low-consumption, solid-state terahertz sources. Here we report a monolithic terahertz injection laser that is based on interminiband transitions in the conduction band of a semiconductor (GaAs/AlGaAs) heterostructure. The prototype demonstrated emits a single mode at 4.4 THz, and already shows high output powers of more than 2 mW with low threshold current densities of about a few hundred A cm(-2) up to 50 K. These results are very promising for extending the present laser concept to continuous-wave and high-temperature operation, which would lead to implementation in practical photonic systems.     

基于纳米复合材料的太赫兹滤波器研究

为了克服高阻硅片过低的太赫兹透过率和激光阈值,通过放电等离子体烧结(SPS)工艺制备了一种新型纳米复合材料,可以作为透过太赫兹波、隔离飞秒激光的高效太赫兹滤波器件.器件整体设计原理主要基于瑞利散射,粒径100nm左右的纳米颗粒可以选择性地使太赫兹波高效透过,透过率最多达90%,远超高阻硅片50%的透过率,并且可以散射掉大部分波长为800nm的高能激光.器件由太赫兹频段吸收率很低的金刚石纳米颗粒和真空球磨得到的高阻硅颗粒组成,金刚石的高熔点提高了激光阈值,疏松多孔的结构进一步减少了太赫兹波段菲涅尔反射损失,器件整体性能优异.     

太赫兹振荡器件之间同相位锁定机制的研究

本文详细研究了平面纳米耿氏振荡器的耦合特性。研究表明:把两个器件直接并联组成阵列时，由于器件间的耦合较弱，两器件无法协同工作，因而输出信号随时间无规波动；为此我们通过在器件间引入额外的表面栅，利用栅极偏压增强耦合，使得器件工作处于基波相位锁定状态，从而输出幅度稳定、工作频率约为0.37 THz的信号。通过对器件沟道内部电子浓度的进一步分布分析，我们发现器件同相位锁定机制的微观实质为两沟道内部动力学偶极畴处于同步状态。由于双器件阵列的输出信号幅值为单器件的两倍，因此这种结构设计可以提升器件的输出功率。     

太赫兹科学技术及其应用研究

太赫兹技术是一个具有广泛应用前景的新兴学科,近10年来,太赫兹技术理论研究的蓬勃发展带动了太赫兹波应用研究的迅速扩大。文章简要介绍了太赫兹波的重要特性集、太赫兹技术的研究现状及应用前景,重点介绍了太赫兹科学技术在物体成像、生物医学、公共安全、网络通信和天文物理等领域的研究进展。     

太赫兹技术的研究和展望

太赫兹(THz)波是指频率在0.1—10THz(波长为3 000—30μm)范围内的电磁波,它在电磁波谱中占有很特殊的位置,处于电子学向光子学的过渡区域.THz辐射具有很多优越的特性,具有重要的学术价值和应用价值.本文介绍了太赫兹探测技术的研究与发展概况,简要阐述了太赫兹波的探测方法、主要特点、重要的学术应用价值和主要产品,并综述了国内外在太赫兹波领域的研究进展,对未来的发展与应用进行了乐观的展望.     

爆炸物太赫兹谱的研究

对单质炸药环RDX以及多种以RDX为主体成分的混合炸药进行了不同形态样品的太赫兹(THz)谱的实验测量. 利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)给了在0.2-2.5THz范围内炸药样品在不同形态下的吸收系数.结果发现,单质炸药RDX,以及多种以RDX为主体成分的混合炸药具有相同的特征吸收峰;聚乙烯没有特征吸收峰;炸药粉末状样品对THz的吸收相对于片状的样品来说较强.实验结果显示,利用THz-TDS技术可以对单质炸药以及以其为主体成分的混合炸药进行检测和识别.